论文部分内容阅读
堆焊是指将具有一定使用性能的合金材料借助一定的热源手段熔覆在母材的表面,以赋予母材特殊使用性能或使零件恢复原有形状尺寸的工艺方法。采用堆焊的方法来修复或制造零件,对合理使用材料、改进产品设计、提高产品性能、降低生产成本有重要意义。本文对抗磨损堆焊材料进行了研究,对各合金元素在堆焊层中的作用进行了分析,并设计出较理想的合金系统,研制开发出一种适用于严重磨料磨损工况下的堆焊焊条,有效解决了金属零部件使用过程中的表面磨损问题。采用低碳钢焊芯配制焊条,在焊条药皮中添加不同种类和数量的合金元素,研制出适用于中低应力磨料磨损且工艺可行性、经济性和使用性良好的多元合金复合强化耐磨堆焊焊条。为获得一次碳化物颗粒在强韧的基体上弥散分布的理想组织,Nb是最合适的元素,从冶金和热力学角度分析表明Ti、V、W、Cr、Mo等元素是不合适的。最终研制的出的堆焊合金属于铁基耐磨材料中的中碳马氏体耐磨合金,合金系为Fe-Nb-Cr-Mo-Ti-C系。采用直读光谱仪、光学显微镜、SEM和EDAX能谱分析、显微硬度计、销盘式磨料磨损试验机对堆焊层的成分、组织和性能进行了测试分析,结果表明：优化的碳化铌焊条842#的堆焊层成分为C-1.30%、Nb-6.10%、Cr-3.33%、Mo-0.41%、Mn-1.28%、Si-1.68%、Ti-0.3%,堆焊层组织为混合型马氏体和少量残余奥氏体+弥散分布的一次NbC颗粒。焊接时,Ti在高温下首先从液相中原位析出TiC,为NbC的析出提供了核心,从而形成弥散分布的NbC颗粒。同时基体中的高碳马氏体和低碳马氏体数量相当,强韧结合的混合型马氏体基体能联结和支撑增强相,发挥了内生NbC增强相的抗磨作用。优化的碳化铌焊条与标准的碳化钨焊条D707相比,NbC的量虽没有WC多,但细小的NbC颗粒使材料性能发生了根本变化,堆焊层具有较高的硬度、耐磨性和抗裂性；在水冷的试板上堆焊,肉眼观测无裂纹产生；堆焊层平均硬度在HRC57左右；耐磨性达到碳化钨焊条D707的3.3倍,而原材料成本不足D707的一半,具有很高的推广应用价值。